Otestován raketový motor na skladovatelné pohonné látky vytvořený 3D tiskem
Aktuální zkušební zážeh komory raketového motoru ve skutečné velikosti nás opět přiblížil k tomu, aby bylo možné v horních stupních, kosmických tahačích, mikronosičích a průzkumných lodích využívat motory vytvořené pomocí 3D tisku.
Spalovací komora byla vytvořena výhradě s pomocí 3D tisku, přičemž je navržena pro „skladovatelné pohonné látky“. Ty jsou tak nazývané proto, že je možné je skladovat v kapalné podobě při pokojové teplotě. Raketové motory, které je využívají, je možné zažehnout spolehlivě a opakovaně, a to i při misích trvajících mnoho měsíců.
Demonstrátor spalovací komory s referenčním tahem 2,5 kN byl zažehnutý na 560 sekund v německém Lampoldshausen, kde je testovací zařízení německého letecko-kosmického střediska DLR.
Informace získané v průběhu této testovací kampaně budou aplikovány do návrhů budoucích motorů, které mají dosáhnout tah v rozmezí 2 až 10 kN.
Spalovací komora je vyvíjená společností ArianeGroup v rámci programu ESA FLPP (Future Launchers Preparatory Programme). Pomůže přitom řešit tepelné toky a přenosy tepla v materiálech vytvořených technologií 3D tisku (známou též jako výroba přidáváním vrstev).
„Výroba přidáváním vrstev“ vytváří finální součástku přidáváním vrstvy po vrstvě namísto tradičního odřezávání od většího kusu materiálu. Za použití minimálního množství materiálu i energie a s nižším počtem výrobních kroků je možné vytvářet komplexní optimalizované struktury, které nemohou vznikat klasickými metodami.
Do stěny spalovací komory bylo za účelem kvalitního chlazení vytištěno komplexní uspořádání chladících kanálků.
„3D tisk a kvalifikace částí pro zážehy motorů či dokonce jejich použití při letech do vesmíru představuje výzvu. Zvláště v případě, když máme co do činění s jemnými a komplikovanými strukturami, jako jsou právě chladicí kanálky našeho demonstrátoru,“ vysvětluje inženýr pohonů v ESA Wenzel Schoroth. „Tento reálný zážeh je tak způsobem demonstrace našeho procesu. Navíc se při něm dozvíme více o fenoménu tepelného toku v raketových motorech vyráběných přidáváním vrstev.“
Na testovacím stavu je chladicí mechanismus oddělený od přívodu pohonných látek skrze adaptér umístěný mezi spalovací komoru a vstřikovací hlavu. Obé přitom bylo vyrobeno technologií přidáváním vrstev.
To umožňuje větší flexibilitu při zkoumání účinnosti chladicího systému odděleně od spalovacího procesu za účelem studia termodynamickým a dynamických vlastností struktur a povrchů vyráběných technologií postupného přidávání.
Budoucí aktivity se zaměří na aplikaci zelenějších a pro životní prostředí přátelštějších pohonných látek ve velkém motoru poskytujícím 5 kN tahu.
ESA vyvíjí technologii výroby přidáváním vrstev pro velké demonstrátory motorů s kryogenními pohonnými látkami, jako bude třeba Prometheus nebo ETID.